[科普中国]-缓冲层

特性

胶料应具有良好的导热性、耐老化性，多次变形下的耐疲劳性和低的生热性，以及在高温下保持一定的物理机械性能等。帘线的强力和耐疲劳等性能必须高于帘布层，特殊条件下使用的轮胎可用钢丝帘线制造。可由天然橡胶的胶片制成或由胶片和挂胶的缓冲层帘布组成。

带缓冲层的导模共振滤光片反射光谱特性将均质多层膜系设计中的缓冲层概念引入到反射导模共振滤光片的设计中，以研究 缓冲层的增加对导模共振滤光片反射光谱特性的影响。设计并通过严格的耦合波理论计算了一 、二 、三 、四通道导模共振反射滤光片光谱特性。在膜系设计中增加缓冲层后，随着其厚度的逐渐增加，反射光谱中依次出 现二 、三 、四个窄带反射峰 ；缓冲层厚度为796.35 nm 时，当滤光片光栅层占空比在 0.2～ 0.9 范围 内、光栅深度在100 ～ 200nm 变化时 ， 共振峰的位置 、反射率峰值高度几乎不变，保持了很好的多通道滤光片特性。1

设计原理多层膜导模共振滤光片的结构示意图所示，εc，εs分别为覆盖层和基底的相对介电常量，栅层的厚度为dg ， 光栅周期为Λ，光栅占空比为F ，所用材料的高、低折射率分别为nh 和 nl。 缓冲层的厚度为db ， 折射率为nb 。 均质层的厚度为d1 ，d2 ，…， 折射率分别是n1 ，n2 ， …。1

计算结果及分析以横电(TE)偏振光正入射，通过严格的耦合波理论精确计算其反射光谱特性。

增加缓冲层后，能得到多通道的反射导模共振滤光片；保持其他膜层参量不变，随着缓冲层厚度的增加 ， 波导层支持的传播模式增加，并且在均质膜层设计中可以实现除中心波长外其他波长位置处的减反射效果，可以得到二 、三 、四通道的高反射峰。在计算过程中，设定缓冲层厚度变化的计算步长，当缓冲层厚度增加到某个值时 ，出现了新的反射峰，随着缓冲层厚度的继续增加，其峰值反射率也逐渐增大；继续增加缓冲层的厚度，又会出现新的反射峰，而且其峰值反射率同样随着缓冲层厚度的增加而逐渐增大。1

在三层导模光栅结构中，当增加缓冲层之后可获得多通道的反射导模共振滤光片。当光栅占空比、光栅厚度在较大范围内有偏差时，对滤光片的光谱特性影响相对比较小，这样在刻蚀光栅过程中，滤光片对光栅刻蚀的容许误差有很大提高，有利于光栅滤光片的制作。1

结论将均质多层膜系设计中的缓冲层概念引入到三层反射式导模共振滤光片的设计中，采用严格的耦合波理论， 计算了滤光片的反射光谱曲线。在膜系设计中增加缓冲层之后，获得了多通道反射的光谱特性，当光栅层占空比在 0.2～ 0.9范围内、光栅深度在100 ～ 200 nm 变化时，共振峰的位置、反射率峰值几乎不变，保持了很好的多通道反射滤光片特性。1

影响等离子体刻蚀 AlN 缓冲层对硅衬底 N 极性 n-GaN 表面粗化行为的影响。表面AlN缓冲层的状态对 N 极性 n-GaN 的粗化行为影响很大，采用等离子体刻蚀去除一部分表面AlN 缓冲层即可以有效提高N极性n-GaN 在KOH溶液中的粗化效果，AlN 缓冲层未经任何刻蚀处理的样品粗化速度过慢，被刻蚀完全去除 AlN 缓冲层的样品容易出现粗化过头的现象。2

引 言根据蓝光 LED 生长衬底的材料来划分，其具有三条已实施产业化的技术路线，分别是蓝宝石上生长的 GaN 基蓝光 LED、碳化硅上生长的 GaN 基蓝光 LED 和硅上生长的 GaN 基蓝光 LED 技术路线。硅衬底 GaN 基 LED 的研制成功，大幅降低了 LED 的制造成本，且具有单面出光等优点，可提供具有更高品质的照明光源。2

蓝光 LED 的电光转换效率已经很高，达到 60% 以上，远远超过了传统照明所常用的白炽灯 (7%) 和日光灯 (20%)，但其出光效率仍有很大的提升空间。通常采用简易化学腐蚀 (如，热KOH溶液) 的方法对N极性n-GaN 进行表面粗化，达到提高 LED 出光效率的目的 。

采用等离子体干法刻蚀对 AlN 缓冲层进行表面处理，提高了N极性 n-GaN 在热碱溶液中的粗化效果，并通过 X 射线光电子能谱等分析手段对表面缓冲层对粗化行为影响的机理进行了阐述。2

结果与讨论A，C，D，E在85 ◦C、20%质量浓度的 KOH 溶液中粗化1min和2min后的SEM形貌图。 经KOH溶液粗化后， GaN表面形成的六角锥结构是由于不同晶面的GaN在KOH 溶液中的腐蚀速率差异较大形成的。N极性GaN在KOH 溶液中的粗化行为分为三个阶段：第一阶段为六角锥结构的形成和长大，这时粗化不足；第二阶段为六角锥结构长大至布满整个表面，这时粗化效果达到最佳；第三阶段为六角锥结构由大变小，表面又出现很多平台，这时粗化已经过头。不管是粗化不足还是粗化过头，对于LED出光而言都不是较好的粗化效果。2

另外，六角锥结构的尺寸对出光也有明显影响，六角锥的尺寸要明显大于LED发出光子的波长，若六角锥尺寸过小，LED内部的光经六角锥时会产生衍射、反射等现象，不利于光从LED内部出射。样品A，C经粗化 2min 后的效果较佳，样品表面布满了尺寸为1 µm 左右的六角锥结构，正是由于这些六角锥结构的形成， 破坏了LED 内部和外界之间的全反射角， 使 LED内部发出的光经粗化表面顺利出射，明显提升了LED 的出光效率。

粗化1min 后也形成了粗化表面，但形成的六角锥相互之间不够独立，“多胞” 现象严重，且经粗化2min后， 出现了明显的粗化过头现象，未经 RIE 刻蚀的样品E经KOH溶液粗化后，表面也形成了众多的六角锥结构，但其尺寸明显偏小，表面形貌不够粗糙，不足以使芯片的出光效率得到最大化的提高。

粗化前经过RIE刻蚀表面AlN缓冲层能够有效提升LED器件的出光效率，且AlN缓冲层不宜被完全刻蚀掉。2

具有N型缓冲层REBULF Super JunctionLDMOS横向功率半导体器件 LDMOS (lateral double-diffused MOSFET) 由于漏极、源极和栅极都在芯片表面，易于通过内部连接与低压信号电路集成等优点，成为实现功率集成电路 PIC (power integrat-ed circuit) 和高压集成电路 HVIC (high voltage in-tegrated circuit) 技术的关键。3

仿真结果与分析在满足 RESURF (reduced SURface field)条件下，漂移区完全耗尽，但由于纵向电场的作用，使等势线在靠近栅边缘和漏电极边缘聚集，从而使得这两处出现高电场峰。报道的 buffered SJ-LDMOS 结构当击穿电压为 289 V时的等势线分布，可以看出，通过优化表面 SJ 区与 Buffered N 型区浓度，可以实现 SJ 区的电荷完全补偿，即 SJ 的 N 区和 P 区完全耗尽，但同样由于纵向电压的作用使等势线在靠近栅边缘和漏电极边缘聚集，表面电场需要进一步优化。在消除了衬底辅助耗尽效应，使 SJ 的 N 区和 P区完全电荷补偿基础上，由于 N 型埋层的电场调制作用，使聚集在栅边缘和漏电极边缘的等势线密集度缓解，等势线分布趋于均匀。3

利用REBULF 效应使漏端高电场降低，纵向耐压提高，所以，对于 REBULF SJ-LDMOS，器件击穿电压达到饱和时的漂移区长度增加。 由于 REBULF SJ-LDMOS 横、纵向均匀分布的电场，使饱和的击穿电压buffered SJ-LDMOS 结构提高 30% 左右。3

结论为了降低 LDMOS 器件的功率损耗，提高 PIC集成电路的功率驱动能力，提出了一种具有REBULF 效应的 SJ-LDMOS 新结构，此结构利用super junction 层降低了 LDMOS 电流主要流经的表面导电区电阻；通过 N 型缓冲层补偿了 N 沟道LDMOS P 型衬底引起的衬底辅助耗尽问题；利用部分 N 型埋层的电场调制效应优化了器件横向表面电场分布；利用 REBULF 效应优化了纵向电场分布，即通过同时提高器件的横、纵向耐压能力而提高器件的击穿电压。通过仿真分析表明 RE-BULF SJ-LDMOS 的击穿电压较一般 LDMOS 提高 49% 左右，buffered SJ-LDMOS结构提高 30% 左右。3